世界无纺业的创新趋势与发展机会

文/莫淑霖

世界无纺业的前景引人关注且“钱景”可观。虽然无纺业和纺织业有共同之处，但无纺业发展至今产品已一应俱全，应有尽有，其工程纤维和聚合物基产品更以加工速度快、成本低、技术创新且有增值空间等特点而受到广泛关注。全世界主要的无纺工业是建立在以自动化为基础的生态系统上，这本身减少了对低成本劳动力的依赖，因此，该行业不必在全球劳动力成本低的地区修建工厂。无纺品通常在销售处制造与改性，从而将运输成本最小化。比如，该行业从纸浆和纸张以及挤压行业获取技术，以合理成本生产出所需产品。多年来，自动改性一直是无纺布供应链的一个重要部分，今天，该行业每分钟就可产出逾千块尿布。显然，要实现生产速度快、产量高并降低单位生产成本的目标就需要完全自动化。反过来，这就意味着产品的短期运行和灵活性很有限。

可持续性带来商机无限

今天的无纺业种类齐全，门类众多，它又可划分为原材料供应、卷材生产、最终用途产品的改性和制造等，这些无纺门类呈辐射性支撑着全世界的各行各业。但是该行业的发展思路并非如人们想象的那样清晰，因为它不是呈纵横交错立体式，就是呈一体化发展态势。在全球范围内，本地市场和经济的细微差别使格局划分变得更加复杂。然而，有一点显而易见，那就是无纺业一直在不断适应市场需求，充满创造力和无限的商机。这意味着未来几年，很可能有一系列新品会取代传统纺织品，有些业界将其视作机遇，而另一些则视为威胁。

虽然可持续生产的步伐在一定程度上受法规和税收的推动，但无纺业始终处于可持续发展的前沿。在ITMA（国际纺织机械会展）上，可持续发展一直是行业教育会议、讨论和奖项的主题之一。 这一话题在重要制造商的发言主题里也显而易见。几乎所有ITMA无纺业界都对可持续性有一定程度的关注。“可持续性”“回收”“降耗和再利用”等词语在无纺业不仅是流行语，它们是真实存在的，除此之外还有“再造”。 鉴于全球的宏观趋势，对现有产品和流程的再造比以往任何时候都更加真实。

早在2018年1月，欧盟就通过了世界上第一个综合垃圾处理策略。2018年5月，欧盟又发布报告《一次性塑料：减少海洋垃圾的新举措》，提出减少欧洲海滩10种最常见塑料废物的新规定，这些废物占海洋垃圾总数的43%。它们是棉签、餐具、塑料盘、吸管与其他混合物、气球和气球棒、食品包装材料、饮料杯、饮料包装、烟头、塑料袋、薯片袋和糖果包装、湿巾和卫生用品等。

20多年前，欧洲就首创EPR，所谓EPR即扩大并教育生产者的责任。从那时起，绝大多数欧盟成员国都将EPR引入包装业。随之又为减排建议采取的行动包括：禁止生产一次性用品；用可持续的替代法取代传统的排污模式；节能减排；加强回收力度；新标式鼓励妥善处置；对可回收物再设计。

这一禁令已对整个无纺业带来影响和商机。这种新型方法已深入到各个国家的法规，将生产者对产品的责任扩至当前范围之外，也对工人健康和安全、消费者安全和生产成本以及产品管理做出规定。EPR政策通常将废物管理成本或物理收集部分或全部从地方政府转移到生产者。政策还可包括鼓励生产者在设计产品时将环境因素考虑在内。

EPR引发无数的工艺创新

EPR还为婴儿湿巾和卫生用品等行业带来选择。由纤维素和聚酯纤维(PET)或聚丙烯(PP)等人造纤维混合制造而成的这类产品，大多采用梳理和水刺法生产。按照欧盟的规定，湿巾和卫生用品需采取不同的解决方案，提供符合EPR的替代方案。许多西方公司因此采取了相应的措施，如奥地利安德里茨公司（Andritz AG）就有一项重大创新。该公司展示了可冲洗、可分散和可生物降解的高性能“湿蕾丝™”（Wetlace™）工艺湿巾。同样，德国特吕茨勒集团（Trützschler Nonwovens GmbH）与德国福伊特集团（The Voith Group）合作，推出可用纤维素和其他生物基聚合物[如聚乳酸(PLA)]代替现有的石化聚合纤维产品的解决方案，以此顺应欧盟的最新规定。

这些工艺将湿染整和水处理技术相结合生产抹布，经证实，这些技术可从100%的天然和/或可再生原材料中生产无纺抹布，而无需化学粘合剂。这些工艺还扩大了潜在产品的范围，使碳和玻璃也可在同一机器上加工。

这些湿/水工艺在经济上是可行的，因为其生产能力比正在替换的现有湿梳理或水系统，在经济效率上提高了很多。虽然资金成本可能更高，但由于生产能力更强，所以系统总体成本更低，这就意味着消费者的成本不会增加。的确，如果产量足够大，它可能使单位总成本降低，这的确有利于市场。

再利用的工艺创新将排放率降至新低

另一重点关注的领域是再利用。围绕零废物排放和回收有着重大的行业意义，对无纺业来说是个真正的挑战，因为大量生产也意味着大量边角废料和其他废弃物。循环利用将是许多公司关注的主要领域。这将侧重于为这类废弃物寻找新出路或完全重复使用同一产品。他们所面临的挑战是混合材料和双组分纤维的回收或再利用。这又需要创新的方法、新的增容剂和新的化学物质来回收混合材料。

此外，业界还更加关注生物聚合物的使用，如PLA、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)及两者混合物，并在可能的情况下利用纤维素纤维。新一代产品很可能取代现有的尖端产品。关键是，这些新材料也必须是经济的且可持续。如今，该行业有许多可持续的解决方案，但这些解决方案尚未具有经济可持续性，除非法规和税收超过材料成本，否则这仍将是另一项挑战。在更特定的市场中，新的生物友好型产品将率先涌现出来，犹如新型的茶过滤器一样。

事实上，无纺品在传统纺织品中的创新应用也在层出不穷地涌现，驱动因素是：印花技术的最新进展。这可能使简单的纺布代替用彩色纺布制成的彩色纱线，这些织物可模仿更精细的结构。其产品可节省大量成本，因为它生产期短，并可提供前所未有的大规模定制。合适的无纺结构将是这类印染材料的理想选择。

要控制成本就需提供正确性能的面料

无纺业成本走低已成为业内的大势所趋。如一种可利用聚乙烯(PE)在一边提供冷感，而另一边则提供温暖触觉的PET结构也在跃跃欲试地推出。今天的PE纤维，如迪尼玛（Dyneema）和光谱（Spectra）公司都提供高性能且非常昂贵的产品。有诸多企业看好双组分纺粘无纺布，这使目前纺织业中未使用的材料轻松制造出来，且产量合理，成本较低，并提供良好的性能和差异化。无纺布的印染工艺正在逐渐取代许多传统工艺。如今，一台合适的无纺机可取代数百台织机，还能在资本成本、电力消耗和低碳等方面都能节省开支。

“耐用”一词（现在是一流行词），其含义并不总是明确的。无纺品的生命周期可以很长，也可以很短。大多数无纺品被设计成一次性产品，并为其设计的应用提供了足够的功能。汽车无纺布和土工合成无纺布等产品使用的寿命越来越长，且很耐用。无纺业更倾向于将这些长效产品称为寿命较长的无纺品，而非耐用品。

该行业如今还能创造多种用途的无纺品。如今天在欧洲使用的许多商业抹布，它们可用来擦拭物体表面，然后经过清洗、冲洗和清洁之后再重复多次使用。从功能型服装的角度看，材料需要经多次清洗后仍不失功能或外观。这里有一个区别：尽管可用很长时间，但长寿命无纺布不一定可洗。耐用的可水洗无纺布是完全不同的类别，市场上还没有太多这样的产品。功能性无纺品在技术服装中的应用也越来越多，这些产品的出现比许多人想象的快得多。所选择的技术将取决于现有的资产、应用程序和所需的功能等因素。然而，纺粘水刺结构因其强度高、耐久性强和灵活性高等原因，将是这类应用的最佳选择。聚合物织物允许使用不常用的聚合物，这可引发这些结构与包装的性能属性差异。

超长的耐久性与多用性

在历史上，制造耐用织物方面有过两次重大飞跃。PGI无纺布是总部设在美国印第安纳州埃文斯维尔贝瑞全球公司（BerryGlobal Inc.）研发的部分产品。他们不久前推出Miratec®系列面料。这类基于短纤维的产品用了额外的化学键梳理和水刺工艺。水刺法则是采用PGI独特的Apex®工艺，这种技术可创造出与任何纺织品都相同的纹理和结构。Miratec®具有纤维混纺的特点，其性能与机织纤维相当或更好。这些织物大多含有附加粘合剂，以确保织物在清洗过程中保持缠结。

另一项耐久无纺创新是德国弗雷登堡（Freudenberg）集团研发的双组分纺粘技术和水刺技术。其特征如下：

1.纺粘双组分喷制技术涉及纺制由两种聚合物组成的连续长丝纺丝，这类聚合物沉积在成型带上，以机械、热或化学手段粘合在一起。细纤维纺粘法通常只能生产10微米以上的纤维。该技术的关键是形成结构更小的纤维，这仅仅意味着，未来的纤维类型将需要更广阔的应用。这一领域的关键专利技术是由弗雷登堡集团(Robert Groten等人)享有，该专利详细介绍了用水刺法连续分割分段纤维的过程。这一过程需要用高压水（喷射窗帘机械移动，缠绕纤维）。

2.在这个过程中，水射流分裂出两个不同的楔形纤维。可分离是指有单一的公共界面的双组分纤维。在这种情况下，这两个成分暴露在纤维表面的空气中。可分割纤维的经典案例包括分段派、分段丝带和并排。机械劈裂要求纤维组分间粘合度低，因此，聚合物和聚合物配比的选择对分裂纤维的能力和质量起着关键作用。

弗雷登堡公司的织物商标名为 Evolon®，是第一个商业上可用的可重复使用纺粘、耐用的细旦织物。最新版本的Evolon拥有一个惊人的结构，它能为印染的应用提供平滑均匀的理想面。分裂后的纤维尺寸与原纤维直径、切片数和纺丝参数有关，但这类结构有限。然而，在分裂过程中形成的楔形纤维倾向于密集堆积，这产生的撕裂阻力较低。由两种或两种以上的双组分纤维组成的混杂结构可提高纤维的渗透性和抗断裂性。另一种结构是玛德琳（Madeline），也属于经久耐用无纺品，由土耳其摩高有限公司（Mogul Co. Ltd）研发。

标新立异的同时更加多功能化

纺粘微纤维也是通过使用碱和其他溶剂去除双组分结构一组分而形成的。最常用的横截面是“海岛型”，海洋面移走，仅留下岛屿。随着岛数的增加，纤维的尺寸减小。由于这种方法需要去除某一组分，因此由于去除过程与聚合物的浪费相关，往往会引发环境问题和额外费用。此外，这些结构面临的挑战是，这些岛屿型往往是捆绑在一起的。

超细纤维的无纺布用于绒面和皮革制品、耐用抹布和汽车内饰件(如头衬)，但在耐久、可洗、技术性服装应用方面进展甚微。这在一定程度上是因为到目前为止，细旦织物缺乏足够的悬垂和拉伸强度，且很难染色。

为克服现有的超细和短纤维耐久无纺布的缺点，人们进行了多次尝试，也因此有了新进展。下面是对未来愿景的展望以及一些新技术在耐用非织造结构的应用。具有超强水分传输的结构。像Coolmax®、4DG和其他结构的产品使用纤维形状来创建类始于毛细血管的作用，以便快速传输水分。Coolmax®本质上是一种平面纤维，表面光洁度高，可输送水分。由于它的形状，也可包裹不同的圆形纤维，能产生更多的毛细血管作用。4DG(深槽)纤维最初由美国伊士曼化学公司（Eastman Chemical Co.,）和辛辛那提宝洁公司(P&G)研发，这是通过控制喷丝板形状形成的，因此，这类纤维通常比服装应用的范围更大。但不理想的是，它除了在混合结构中的应用，在技术服装的应用难尽如人意。

另一种新出现的无纺结构，被称为翼状纤维或纳米通道纤维。虽然它最初是为纺粘无纺布而研发，但在使用Coolmax和其他类似结构的关键应用中，可很容易用于长丝甚至短纤维。在这里，长丝是由一双组分纤维构成，其中翼状部分就像海中岛屿形。其形状是通过喷丝而成，却不用喷丝板设计来控制。

与其他纤维不同，这类纤维很轻，很保暖并可控湿。利用这一技术，纤维形成最终产品，完成步骤以释放翼状纤维。纤维不交叉消化，但分离导致更高的渗透性和更加毛细血管化。纤维比表面积可达20 m2/g，而相同尺寸的圆形纤维的表面积为0.2 m2/g。

无纺布结构制成的翼状纤维耐用、悬垂，可称为运动服生产的最佳材料。无论是机织还是无纺或针织，高表面吸水性都将更强，因此，对于需要水分管理的贴皮肤应用，这种结构可以提供无与伦比的性能。值得注意的是，由纤维制成的结构，如翼状纤维，也可用于形成耐用的抹布、滤芯、绒面和皮革制品。

高强度的微纳米纤维结构问世

无纺布不一定以其强度而闻名，因为它往往与一次性产品有关。但高性能无纺布却是用作稳定土工结构的最佳材料，如道路和堤坝，虽然其质量往往很大，但不一定悬垂。

亚微米纤维组成的结构更胜一筹，这些纤维在撕裂、抗拉强度和磨损性能方面都很优越，并提供了不易达到的性能。作为涂层基板，它可成为遮蔽物、帐篷和雨篷的最佳材料。

高速纺织印花将促成传统纺织业和无纺业的又一大变革。库存量的减少及大规模定制和按需印花的能力将改变所有纺织业和无纺业。耐用无纺布也很可能会在传统的纺织领域找到新的用武之地，毫无疑问耐用无纺布将取代我们所知的许多纺织品。在这方面，由美国北卡州罗利无纺布研究所展示的新一代Evolon、马德琳织物和翼状纤维或原岛型纤维结构将在这方面改变未来的纺织游戏规则。

全世界可持续性的宏观趋势将推动无纺工艺的不断创新。此外，耐久无纺品的新发展可能会成为关键应用的下一代技术织品。其结构坚固，比现有织物具有更高密度的表面积，这将使人们获取以往无法获得的功能。研发也可能影响到无纺布和针织物，因为新型无纺品开发的纤维技术很容易地纺成长丝和短纤维，这些纤维又可让业界研发新型的机织和针织织物工艺技术，从而形成下一代技术服装织物的基础。

然而，未来的无纺品将不再是传统型，也将不同于今天使用的无纺布。无纺业的未来可能很有趣，也非常有价值。2019年，你可以在世界各地看到更多的无纺创意和新品 。

（据美国《纺织世界》https：//www.textileworld.com/textileworld/features/2019/02/nonwovens-current-trends-opportunities/近期资料）